CN104677526B - 导热油热能计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导热油热能计量方法，利用温度传感器实时采集导热油的温度t；利用运算记录仪实时查询该采集到的温度t所对应的导热油比热容C(t)、密度ρ(t)；运算记录仪利用公式Sm＝ρ(t)×Sv,实时计算所述采集到的温度所对应的导热油的质量流量Sm；然后计算从温度t＝t1到t＝t2的导热油热能q；最后截取同一时间段，用进口导热油热能减去出口导热油热能即为流体释放的热量或锅炉产生的热量。本发明在计算导热油热能时，采用积分的计算方式，实时记录C(t)的变化，使更严格地接近比热的变化曲线进行，计算所得的导热油热能更精确。

Description

导热油热能计量方法

技术领域

本发明涉及一种导热油热能计量方法，特别涉及一种工业有机热载体锅炉热效率实时监控及导热油作为热载体的用能计量方法。

背景技术

现大多数工业有机热载体锅炉的实际热效率需要具有专业知识人员利用专业仪器进行检测计算后才取得。且在实际使用中对于作为热载体的导热油的产生热能也因为系统配备测量仪表的准确度、人员专业知识的掌握程度等其他原因导致用能企业无法准确掌握企业生产实际耗能量。

目前，工业有机热载体锅炉导热油热能计量系统主要包括：温度传感器、楔形流量计、差压变送器、流量变送器、运算记录仪。温度传感器分别设置于热能输入输出管道上，流量变送器设置于热能输入管道上并与楔形流量计相连接，且温度传感器、楔形流量计、差压变送器、流量变送器均与运算记录仪相连。

其导热油热能计量原理是：

依照热能计算数学模型，热能通用公式Q＝CMt，其中，Q表示热量，C是物体的比热容，m是物体的质量，t为物体的温度。

从以上公式我们很容易得出只要知道物体的比热容C(以下简称比热)，测出流体在某个时刻的质量和温度即可计算出这个特定时刻物体所含的热量。根据资料查证，导热油在不同温度下，其比热及密度均是变化的，所以以上公式演变为：

Q(t)＝C(t)M(t)T；

其中，Q(t)表示某个特定时刻物体所含的热量(计算结果)，C(t)表示某个特定时刻物体的比热(可查表得出，运算记录仪内会存储这张表)，M(t)表示某个特定时刻物体的质量(通过流量测量并计算得出)，t表示某个特定时刻物体的温度(通过测量得出)。

又由于M(t)＝ρ(t)S(v)，ρ(t)表示某个特定时刻物体的密度(可查表得出，运算记录仪内会存储这张表)，S(v)表示某个特定时刻物体的体积(通过流量测量得出)，S(v)可由楔形流量计配差压变送器实测，并通过楔形流量计流量计算公式即可计算得到，因此依照上述公式即可计算出特定时刻导热油实际输出热能。

但是，目前的导热油实际输出热能的计算方法仍存在一个较大的误差，其精确度较低，原因是：

比如，导热油在不同温度下，其比热是变化的，但其变化并非为线性关系，而是形成如图1所示的曲线关系。而目前的比热计算方法均采用线性关系进行计算，计算前后两个温度t1、t2之间比热变化时无形中少了图中阴影部分的值。因此导致最后的Q值并不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种导热油热能计量方法，在计算导热油热能时，采用积分的计算方式，实时记录导热油比热容的变化，使更严格地接近比热的变化曲线进行，计算所得的导热油热能更精确。

本发明是这样实现的：一种导热油热能计量方法，包括

步骤10、利用温度传感器实时采集导热油的温度t；

步骤20、利用运算记录仪实时查询该采集到的温度t所对应的导热油比热容C(t)、密度ρ(t)；

步骤30、运算记录仪利用公式Sm＝ρ(t)×Sv,实时计算所述采集到的温度所对应的导热油的质量流量Sm，其中Sv,为导热油的体积流量，并由楔形流量计配差压变送器实测，并通过楔形流量计流量计算公式即可计算得到；

步骤40、最后利用积分公式

计算从温度t＝t1到t＝t2的导热油热能；

步骤50、截取同一时间段，用进口导热油热能减去出口导热油热能即为流体释放的热量或锅炉产生的热量。

进一步的，所述运算记录仪采用双通道运算记录仪，该双通道运算记录仪提供有：

显示模块，用于显示导热油的流量数据和热量数据；

记录模块，用于记录导热油的流量数据和热量数据，并保留历史数据；

设定模块，用于用户根据不通导热油品牌、型号自由设定导热油的密度、比热值，使得运算结果更科学。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用积分原理计算一段时间内导热油所含热能，更严格按比热的变化曲线进行，计算结果更精确。规避了目前导热油热能的计算公式Q＝CM△t的计算误差，该公式Q＝CM△t未能考虑导热油在不同温度下密度及比热的变化，只计算温度差，使得计算结果偏差很大；

2、本发明采用的双通道运算记录仪，不仅可以显示、记录流量、热量数据，还可根据不通导热油品牌、型号自由设定导热油的密度、比热等物理参数，使得运算结果更科学。供需双方不仅知道累计的热能值还了解历史数据，如果结算一方对结果有异议，双方可调出历史数据查看信号是否有阶跃、消失等异常情况以及发生异常情况的对应时间以确定数据准确性。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为导热油在不同温度下，其比热的变化曲线示意图。

图2为本发明导热油热能计量系统的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明使用的导热油热能计量系统，包括温度传感器、楔形流量计、差压变送器以及运算记录仪，还可设一现场仪表箱，将温度传感器、楔形流量计、差压变送器以及运算记录仪的仪表集中设置在该现场仪表箱内，易于统一观察操作。

可以基于上述系统，本发明导热油热能计量方法，包括：

步骤10、利用温度传感器实时采集导热油的温度t；

步骤20、利用运算记录仪实时查询该采集到的温度t所对应的导热油比热容C(t)、密度ρ(t)；

步骤30、运算记录仪利用公式Sm＝ρ(t)×Sv,实时计算所述采集到的温度所对应的导热油的质量流量Sm，其中Sv,为导热油的体积流量，并由楔形流量计配差压变送器实测，并通过楔形流量计流量计算公式即可计算得到；

步骤40、最后利用积分公式

计算从温度t＝t1到t＝t2的导热油热能；如图1所示，该计算已把图中的阴影部分计量在内，因此结果更为准确；

步骤50、截取同一时间段，用进口导热油热能减去出口导热油热能即为流体释放的热量或锅炉产生的热量。

例如：假设循环泵测得的导热油的体积流量Sv＝500m/h，某一时间点进口处对应的温度t＝t_a＝220℃，通过预先录入的参数查找该温度t_a下对应的比热C(t)＝C(t_a)＝0.6Kcal/Kg℃，对应的密度为ρ(t)＝ρ(t_a)＝850Kg/m3，则携带热量q_a为:

q_a＝C*Sm*t＝C(t_a)*ρ(t_a)*Sv*t_a＝0.6*850*500*220＝5610万大卡/h。

出口处，测得温度t＝t_b＝230℃，同样自动查得该温度下比热C(t)＝C(t_b)＝0.62Kcal/Kg℃，对应的密度为ρ(t)＝ρ(t_b)＝840Kg/m3，则携带热量q_b为：

q_b＝C*Sm*t＝C(t_b)*ρ(t_b)*Sv*t_b＝0.62*840*500*230＝5989.2万大卡/h，

传热速率q＝q_b-q_a＝5989.2-5610＝379.2万大卡/h；

假设经过10min后进口处温度t_a10＝225℃，该温度下对应的比热C(t)＝C(t_a10)＝0.61Kcal/Kg℃，对应的密度为ρ(t)＝ρ(t_a10)＝845Kg/m3，则携带热量为q_a10＝0.61*845*500*225＝5798.8万大卡/h；出口处温度t_b10＝235℃，该温度下比热C(t)＝C(t_b10)＝0.63Kcal/Kg℃，对应的密度为ρ(t)＝ρ(t_b10)＝835Kg/m3，则携带热量为q_b10＝0.63*835*500*235＝6181万大卡/h，传热速率q₁₀＝q_b10-q_a10＝6181-5798.8＝382.2万大卡/h≠379.2(q)；

可见，每一刻传热速率都会变化，由于温度的变化是无级的，每一个温度点都对应一个密度值和比热容，将时间T细分为无数等分(假设为n等份)，每一份为d_T，如果d_T足够短，则可以认为d_T段时间内对应的传热速度不变，

假设初始状况T＝0时，如上述例子，传热速率q₀＝379.2万大卡/h，在d_T时间内，传热量＝q₀*(d_T)＝379.2*(d_T)，此后每d_T时间内，对应传热速率为q1、q2、……qn，则总传热量，

由于传热速率q是温度的函数，而温度又随着时间的变化而变化，是时间的函数，因此q可以用时间的函数进行表示。不同导热油品种或运行时间不同其对应的参数不一样，因此函数关系式不同，需要在选择时进行确定或修正。

举例：假设传热速率q＝At³,(A为温度系数，t为温度)，t＝BT(B为时间系数，T为时间)，则q＝At³＝A(BT)³＝AB³T³＝CT³(C为总系数)所以，

另外，在本发明中，所述运算记录仪采用双通道运算记录仪，该双通道运算记录仪提供有：

显示模块，用于显示导热油的流量数据和热量数据；

记录模块，用于记录导热油的流量数据和热量数据，并保留历史数据；

设定模块，用于用户根据不通导热油品牌、型号自由设定导热油的密度、比热值，使得运算结果更科学。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用积分原理计算一段时间内导热油所含热能，更严格按比热的变化曲线进行，计算结果更精确。规避了目前导热油热能的计算公式Q＝CM△T的计算误差，该公式Q＝CM△T未能考虑导热油在不同温度下密度及比热的变化，只计算温度差，使得计算结果偏差很大；

2、本发明采用的双通道运算记录仪，不仅可以显示、记录流量、热量数据，还可根据不通导热油品牌、型号自由设定导热油的密度、比热等物理参数，使得运算结果更科学。供需双方不仅知道累计的热能值还了解历史数据，如果结算一方对结果有异议，双方可调出历史数据查看信号是否有阶跃、消失等异常情况以及发生异常情况的对应时间以确定数据准确性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (2)

1.一种导热油热能计量方法，其特征在于：包括

步骤10、利用温度传感器实时采集导热油的温度t；

步骤20、利用运算记录仪实时查询该采集到的温度t所对应的导热油比热容C(t)、密度ρ(t)；

步骤30、运算记录仪利用公式Sm＝ρ(t)×Sv,实时计算所述采集到的温度所对应的导热油的质量流量Sm，其中Sv为导热油的体积流量，并由楔形流量计配差压变送器实测，并通过楔形流量计流量计算公式即可计算得到；

步骤40、最后利用积分公式

计算从温度t＝t1到t＝t2的导热油热能Q；

步骤50、截取同一时间段，用进口导热油热能减去出口导热油热能即为流体释放的热量或锅炉产生的热量。

2.如权利要求1所述的导热油热能计量方法，其特征在于：所述运算记录仪采用双通道运算记录仪，该双通道运算记录仪提供有：

显示模块，用于显示导热油的流量数据和热量数据；

记录模块，用于记录导热油的流量数据和热量数据，并保留历史数据；

设定模块，用于用户根据不通导热油品牌、型号自由设定导热油的密度、比热值。